光电检测技术第一章.ppt

2.技术现状（光学测量技术学科的组成）《光电检测技术》光学是这个基本体系中的原理基础，而精密机械、电子技术与计算机技术构成塔底三角形，是光学测量的支撑基础。12技术现状（光学测量技术主要原理分类）《光电检测技术》技术现状（光学测量系统的主要构成）《光电检测技术》《光电检测技术》从主观光学发展成为客观光学，即用光电探测器取代人眼这个主观探测器，提高了测量精度与效率；用激光光源来取代常规光源，获得方向性极好的实际光线用于各种光学测量上；从光机结合的模式向光机电算一体化的模式转换，实现测量与控制的一体化。光学测量技术发展趋势（原理上）01从静态测量发展成为动态测量；从逐点测量发展成为全场测量；从低速度测量发展成快速的，具有存贮、记录功能的测量。光学测量技术发展趋势（功能上）02《光电检测技术》亚微米级、纳米级的高精密光学测量方法首先得到优先发展；利用新的物理学原理和光电子学原理而产生的新的光学测量方法将不断出现；以微细加工技术为基础的高精度、小尺寸、低成本的集成光学和其他微传感器将成为技术的主流方向，小型的、微型的非接触式光学传感器以及微光学这类微结构系统将崭露头角；半导体激光器(LD)及其阵列，光开关，光滤波器，光电探测阵列等新器件将在过程控制，在线测量与控制上得到广泛应用；01023.技术发展方向3.技术发展方向*《光电检测技术》*快速、高效的3D测量技术将取得突破，成为带存贮功能的全场动态测量仪器；发展闭环式光学测试技术，实现光学测量与光学控制的一体化；发展光学诊断和光学无损检测技术；生物科学研究中的光探测越来越收到世界科技工作者的共同关注。非接触化、小型化、集成化、数字化、智能化光电检测技术的优点：具有很强的信息处理和运算能力，可将复杂信息并行处理。响应速度快。检测对象范围宽。寿命长。测量精度高。远距离、大量程。非接触式检测。01由于光电检测系统中用到光学元件，容易被沾污，影响光信号的传输，必须采取措施，否则使用受限制。02外界干扰光影响大。背景光及外干扰光的影响使信噪比变差，但可采取措施减至最小。03使用温度范围小，不能用在高温。光电检测技术的缺点：011.4光的本质021.5光在介质表面的反射和折射031.6光与物质的相互作用041.7光的干涉、衍射和偏振051.8辐射度的基本物理量061.9光度的基本物理量补充知识3具有波、粒二象性211.4光的本质光是电磁波电磁波谱10^-14 :宇宙射线10^-12 :γ射线10^-10 :x射线10^-7 :紫外线10^-6 :可见光3.8^-7~7.8^-710^-5 :红外线10^-4 :毫米波10^-3 :厘米波10^-2~10^2 :无线电光波电磁波谱图可见光波长0.38μm～0.78μm光速C=f.λ紫外线0.01μm～0.38μm具有荧光作用（荧光灯），生理作用（医用紫光灯）光学玻璃透射弱石英玻璃透射强红外线0.78μm～1000μm具有热辐射作用（人体保健）近红外λ3μm,远红外λ3μm（人体辐射9.4μm――远红外内衣）0302010405光谱一、基本概念BCA紫蓝绿黄橙红在可见光范围内，由于波长的不同。而对视觉产生的颜色差异。（人眼的光谱）38～0.435～0.49～0.58～0.60～0.65～0.78ACB色谱光的单位光强度：光源产生光的强弱。频率为540×1012（λ＝0.555μm）的单色光在给定方向上产生的辐射功率为1/680W/Sr（球面度）定为光强度单位。称坎德拉cd光通量：具有1cd均匀光源在一个球面内产生的光的辐射量，定为光通量单位称流明lm光照度：物体表面被光照亮的程度。1lm的光通量在1㎡的平面上产生的照度，单位为勒克斯lx011.5光在介质表面的反射和折射02光在两透明介质分界面上的反射和折射03实质上是光波的电磁场与物质的相互作用，04反射光和折射光的传播方向与入射光入射角的关05系就是我们熟知的反射定律和折射定律。那么入06射波、反射波和折射波的能量关系是与反射率（R）07和透射率（T）有关。光在金属表面上的反射金属反射光的能力与金属包含的自由电子的密度有关自由电子密度越大（电导率也越大），反射本领也越高对于同一种金属，入射光波长不同，反射率也不同频率较低的红外辐射，主要对金属中的自由电子发生作用；频率较高的可见光和紫外